Расчет панели по нормальным напряжениям

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«ТЮМЕНСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ университет»

Строительный институт

Кафедра строительных конструкций

 

 

Пояснительная записка

к курсовомупроекту

по дисциплине «Деревянные конструкции»

 

Выполнил: студент

группы ПП ПГС-17

Ковалев С. В.

 

Проверил: Худышкина Н. Ю.

 

 

Тюмень, 2018

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ …………………………………………….……………..…….3

2. Теплотехнический расчет …………………………..…………………….......................4

3. Компоновка конструктивной схемы …………………………………………………..7

4. Расчет панели покрытия …………………………..…………………………………...7

4.1 Конструирование панели …………………….....……………………………………7

4.2 Сбор нагрузок …………………………………………………….……………………8

4.3 Статический расчет ПП ………………………………………………………………..8

4.4 Определение расчетного сечения …………………………………………………….9

4.5 Расчет панели по нормальным напряжениям ………………………………………..9

4.6 Расчет панели по наклонным напряжениям …………………………………………10

4.7Проверка жесткости панели (прогиб) ………………………………………………...11

5. Расчет двухскатной досчатоклееной балки покрытия ……………………………...12

5.1 Конструирование балки ……………………………………………………………….12

5.2 Расчет балки по нормальным напряжениям…………………………………………13

5.3 Проверка жесткости балки (прогиб)………………………………………………….14

ЛИТЕРАТУРА ……………………………………………………………………………..15

 

Исходные данные

- назначение здания - спортивное сооружение;

- ограждающая конструкция - клеефанерная панель покрытия;

- стропильная конструкция - двускатная трапециевидная балка;

- колонна каркаса - переменного прямоугольного сечения;

- несущие конструкции - досчатоклееные;

- пролет стропильной конструкции здания – L=12 м;

- высота колонны каркаса - Н = 7 м;

- шаг несущих конструкций - В = 3 м;

- длина здания – D =36 м

- район строительства - г. Тюмень;

- тепловой режим здания – теплый;

- плотность древесины (принимаемая) - р = 600 кг/м³;

- снеговой район - III (согласно СП 20.13330.2011 карта 1 приложение Ж).

 

 

2.Теплотехнический расчет

Район строительства: Тюмень.

Относительная влажность воздуха: φ_в=55 %.

Тип здания или помещения: Общественные, кроме жилых, лечебно-­профилактических и детских учреждений, школ, интернатов.

Вид ограждающей конструкции: Наружные стены.

Расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания: t_в=20 °С.

Расчет:

Согласно таблицы 1 СП 50.13330.2012 при температуре внутреннего воздуха здания t_int=20 °С и относительной влажности воздуха (p_int=55 % влажностный режим помещения устанавливается, как нормальный.

Определим базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче Ro^lpисходя из нормативных требований к приведенному сопротивлению теплопередаче (п. 5.2) СП 50.13330.2012) согласно формуле:

гдеа и в- коэффициенты, значения которых следует приниматься по данным таблицы 3 СП 50.13330.2012 для соответствующих групп зданий.

Так для ограждающей конструкции вида- наружные стены и типа здания - общественные, кроме жилых, лечебно-профилактических и детских учреждений, школ, интернатов а =0,0003; в=1,2

Определим градусо-сутки отопительного периода ГСОП, °С сут по формуле (5.2) СП 50.13330.2012.

гдеt_B=20°С - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания,°С;

t_от=-6,9˚С - средняя температура наружного воздуха,°С принимаемая по таблице 1 СП131.13330.2012 для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8 °С для типа здания - общественные, кроме жилых, лечебно­-профилактических и детских учреждений, школ, интернатов:

Z_от -продолжительность, сут, отопительного периода принимаемая по таблице 1 СП131.13330.2012 для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8 °С для типа здания - общественные, кроме жилых, лечебно­-профилактичес-ких и детских учреждений, школ, интернатов

Z_от=223 сут.

Тогда

*223=5998.7 ˚C*сут

По формуле в таблице 3 СП 50.13330.2012 определяем базовое значение требуемого сопротивления теплопередачи:

1,2=3 м²˚С/Вт

Поскольку населенный пункт Тюмень относится к зоне влажности - сухой, при этом влажностный режим помещения - нормальный, то в соответствии с таблицей 2СП50.13330.2012 теплотехнические характеристики материалов ограждающих конструкций будут приняты, как для условий эксплуатации А.

Рисунок 1 - Схема ограждающей конструкции

Схема конструкции ограждающей конструкции показана на рисунке 1.

1. Фанера клееная (ГОСТ 8673), толщина δ₁=0,008м, коэффициент теплопроводности λ_А1=0,15 Вт/(м°С)

2. Воздушная прослойка 5-10 см, толщина δ₂=0,05 м, коэффициент теплопроводности λ_А2=0,18 Вт/(м°С)

3. Маты минераловатные ГОСТ 9573 (р=175 кг/м.куб), толщина δ₃=0,2 м, коэффициент теплопроводности λ_А3=0,066 Вт/(м°С)

4. Фанера клееная (ГОСТ 8673), толщина δ₄=0,008м, коэффициент теплопроводности λ_А4=0,15 Вт/(м°С).

Условное сопротивление теплопередаче ,(м²°С/Вт) определим по формуле Е.6 СП 50.13330.2012:

где α_int=8,7 Вт/(м²°С)- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимаемый по таблице 4 СП 50.13330.2012

α_ext=23 Вт/(м²°С)- коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкций для условий холодного периода, принимаемый согласно п.1 таблицы 6 СП 50.13330.2012 для наружныхстен.

м²°С/Вт

Приведенное сопротивление теплопередаче определим по формуле 11 СП 23-101-2004:

Где r=0,92 -коэффициент теплотехнической однородности ограждающей конструкции, учитывающий влияние стыков, откосов проемов, обрамляющих ребер, гибких связей и других теплопроводных включений

Тогда

0,92=3,28 м²°С/Вт

Вывод: величина приведённого сопротивления теплопередаче больше требуемого (3,28>3) следовательно представленная ограждающая конструкция соответствует требованиям по теплопередаче.

3. Компоновка конструктивной схемы

Начертеже лист 1 приведена схема расположения элементов деревянного каркаса, введены следующие обозначения:

- ДБ1 - двускатная балка (располагаются в поперечном направлении здания).

- КК1 – колонны из бруса квадратного сечения 250х250 мм;

- Р1 — распорка из бруса квадратного сечения 100х250 мм;

- ПП - панель покрытия;

 

4. Расчет панели покрытия

 

4.1. Конструирование панели

Длина панели принимается исходя из сетки колонн и поперечного расположения балок, и равна 3 м.

Рис. 2. Расчетная схема верхней фанерной обшивки при действии сосредоточенной монтажной нагрузки Р=120 кг. (Вес человека с инструментами).

Ширина принимаем 1,2 м. Высоту определяем исходя из теплотехнического расчета.

Таким образом, принимаем следующие геометрические размеры панели покрытия:

L_пл=3000 мм;

b_пл= 1200 мм;

h_пл= 266 мм.

Шаг продольных ребер определяем исходя из расчета верхней обшивки на местный изгиб. Верхняя фанерная обшивка при местном изгибе рассматривается как пластинка, загруженная сосредоточенной силой Р = 100+20 кгс (1кН) с коэффициентом надежности по нагрузке 1,2 и распределяется на полосу фанерной обшивки 100 см. Сосредоточенная сила представляет собой монтажную нагрузку от веса человека с инструментом. по схеме, представленной на рисунке 2.

Расчетный изгибающий момент равен

где а - расстояние в осях между продольными ребрами.

Шаг продольных ребер определяют из условия прочности при изгибе верхней обшивки:

где W_в.обш= - момент сопротивления обшивки шириной b=100 см и толщиной δ=0,8 см;

кгс/см²- расчетное сопротивление фанеры изгибу поперёк наружных волокон шпона[1, таб.6];

m_u = 1,2 – коэффициент условия работы, учитывающий монтажную нагрузку;

Р = 100+20=120 кгс – масса человека с набором инструмента;

γ=1,2 – коэффициент надежности по нагрузке.

Решая вышеуказанные уравнения, получим шаг продольных ребер

Принимаем: а=37 см.

Рисунок 3 - Геометрические размеры панели покрытия ПП.

 

4.2 Сбор нагрузок

 

В таблице 1 приведены нагрузки на 1 м² панели покрытия.

 

Таблица 1 - Нагрузка на 1 м² панели покрытия

 

№ п/п	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка q. кг/м2	Yf	Расчетная нагрузка qpкг/м"
	Постоянные
Стальной проф.настил р =7850 кг/м3, 6=0,0008 м, 1=1.5 м	9,42	1,05	9,89
Фанерные обшивки, 8 = 2*0,008 м; р=650 кг/м3	10,4	1,1	11,44
Утеплитель минераловатный р =175 кг/м3, 8=0,2 м		1,3	45,5
Ребра р =600 кг/м3, 8=0,04 м, h= 0,25 м. 4 шт.		1,1
Итого постоянные	74,82	-	88,83
	Временная
Снеговая (г. Тюмень) S=0,7Sg-CfCcpS=0,7 180-1-1-1		1,4	176,4
Итого общие	200,82	-	265,23

 

4.3 Статический расчет ПП

 

Для дальнейшего расчета необходимо назначить расчетную схему панели покрытия с расчетной длиной 1₀, граничными условиями закрепления и внешней нагрузкой q. Панели опираются на деревянные балки, поэтому геометрическую длину примем по осям. Граничные условия принимаются из условия шарнирного опирания плит на балок (рисунок 4).

Рис.4. Расчетная схема клеефанерной панели.

Таким образом:

265.23*1,2=318,3 кг/м;

 

4.4Определение расчетного сечения

 

Рис. 5. Расчетное сечение

Согласно заданным размерам определяем расчетное сечение (рисунок 5)

 

 

Определим момент инерции и момент сопротивления панели:

b=119см – полная ширина сечения плиты

l=3 м – пролёт плиты

d_ф=0,8см – толщина фанеры;

Е_др=100000 кгс/см² - модуль упругости древесины;

d=4 см – толщина ребра панели;

с₀=25 см – высота ребра панели;

n=4 – количество рёбер.

Статический момент инерции сечения определим по теореме Штейнера:

см⁴;

Момент сопротивления сечения:

см³.

Расчет панели по нормальным напряжениям

Расчет нижней обшивки на растяжение:

где: R_ф.р =140кгс/см² - расчетное сопротивление фанеры растяжению вдоль волокон [1, таб.6];

m_ф =0,6 – коэф-т учитывающий снижение расчётного сопротивления в стыках фанерной обшивки.

Тогда:

кгс/см²

Условие выполняется, прочность нижней обшивки на растяжение обеспечена.

Расчет верхней обшивки на устойчивость при сжатии:

Условие выполняется, устойчивость верхней обшивки на сжатие обеспечена.